Beta glucanase, loại enzyme quan trọng giúp phân giải các liên kết beta glucan, được ứng dụng rộng rãi trong đa dạng lĩnh vực
Beta glucanase là một loại enzyme có vai trò quan trọng trong việc phân hủy các phân tử phức tạp như beta-glucan. Nó giúp cắt nhỏ chuỗi beta glucan thành các phân tử đơn giản và dễ hấp thu hơn. Nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, thức ăn chăn nuôi và sản xuất bia. Cùng khám phá chi tiết về Beta glucanase thông qua bài viết dưới đây.
Nội dung
1. Beta glucanase là gì?
Beta Glucanase thuộc enzyme carbohydrate, giúp phân hủy polysaccharides lớn thông qua thủy phân. Bằng cách phá vỡ các liên kết glycosidic trong beta-glucan. Những glucan này tham gia hình thành đến 60% thành tế bào của nhiều dạng vi sinh vật nấm và màng sinh học candidal. Loại enzyme này đặc biệt quan trọng do cơ thể động vật không thể tự sản xuất được.
Ngoài ra, Beta Glucanase còn là enzyme hỗ trợ tiêu hóa chất xơ hiệu quả. Hợp chất này giúp cải thiện các tình trạng rối loạn tiêu hóa. Chẳng hạn như rối loạn dinh dưỡng, kém hấp thu,…
2. Kết cấu của β-glucanase
Beta Glucanese có cấu trúc bậc hai và bậc ba liên quan đến việc xếp chồng nhiều tấm β. Mỗi tấm do một số sợi song song ngược nhau uốn cong. Chúng tạo thành một khe hở cắt ngang vị trí hoạt động của enzyme. Cấu trúc này được gọi là “nếp gấp cuộn thạch”.
Một số Beta glucanase phổ biến:
- 1,3-β-glucanase
- Endo-1,3(4)-β-glucanase
- β-1,3-glucanase, có nhiều trong thực vật và hỗ trợ phân hủy
- β-1,3-glucan (callose, curdlan)
- β-1,6 glucanase, enzyme phân hủy β-1,6-glucans
- Cellulase, enzyme giúp thủy phân các liên kết 1,4-beta-D-glycosidic trong xenlulozơ, lichenin và β-D-glucans trong ngũ cốc.
- Endo-beta-1,4-glucanase đặc hiệu Xyloglucan
- Exo-beta-1,4-glucanase đặc hiệu của Xyloglucan
3. Cơ chế hoạt động của Enzyme với sức khỏe con người
Glucanase có tác dụng chính là xúc tác quá trình thủy phân, chuyển hóa các liên kết glycosidic trong polysaccharides. Từ đó, hình thành liên kết β-glycosidic mới giữa saccarit cho và nhận. Nó có cùng tính đặc hiệu về vùng và lập thể như phản ứng thủy phân. Liên quan đến sự đảo ngược trực tiếp quá trình thủy phân hoặc kiểm soát động học của chất nền cho glycosyl. Chức năng này không có tính đặc hiệu cao. Thêm nữa, các enzyme phân biệt giữa các chất nền, phần lớn theo loại liên kết hiện diện và cấu hình α- hoặc β-.
Năm 1953, Tiến sĩ DE Koshland đề xuất cơ chế dịch chuyển kép trong hoạt động của enzyme này. Đầu tiên, cơ chế đầu tiên được đề xuất là bước giới hạn tốc độ không phụ thuộc vào nồng độ của chất nền. Đồng thời, liên quan đến một chất ái nhân axit amin và xúc tác axit/bazơ. Tại đây, chất ái nhân, nhờ axit xúc tác, dịch chuyển aglycone và hình thành chất trung gian glycosyl-enzyme cộng hóa trị. Bước thứ hai liên quan đến một phân tử nước, bazơ liên hợp của chất xúc tác axit hỗ trợ tạo đường tự do. Trong khi đó, đảm bảo cấu hình anomeric không thay đổi.
- Beta glucan 1,3/ 1,6 là gì? Công dụng và phương pháp chiết xuất
- Beta Glucan trong mỹ phẩm – Xu hướng mới cho làn da khỏe mạnh
4. Chức năng của Beta glucanase với sức khỏe
Beta glucanase thủy phân vách tế bào cellulose. Đồng thời, loại bỏ độc tố ở thành ruột.
Bổ sung hợp chất này trong thức ăn giúp giảm stress, giải độc tế bào, dị ứng thực phẩm và tình trạng đau, tê liệt. Ngoài ra, nó còn giúp cải thiện hệ tiêu hóa như đầy bụng, đầy hơi, khó tiêu, làm sạch ruột,…
5. Một số ứng dụng khác của Beta glucanase
5.1 Sản xuất vi sinh vật
Một số vi khuẩn như Escherichia coli và Bacillus spp. sản sinh 1,3-1,4-β-glucanase để phân hủy và chuyển hóa polysaccharides từ môi trường thành năng lượng có thể sử dụng. Các glucanase của vi khuẩn này là minh chứng cho quá trình tiến hóa hội tụ. Bởi chúng có các điểm tương đương hoặc mối quan hệ với cấu trúc sơ cấp, thứ cấp hoặc bậc ba của glucanase thực vật.
Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy, chúng còn được tiết ra từ nấm như Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma harzianum, nấm kỵ khí Orpinomyces và Neocallimastigomycota. Các glucanase này được tìm thấy nhiều trong đường tiêu hóa của động vật ăn cỏ. T. harzianum còn được dùng để sản xuất thuốc diệt nấm. Nó liên quan đến khả năng β-gluanase hỗ trợ thủy phân nấm gây bệnh thực vật từ cuộc tấn công của ký sinh trùng nấm.
5.2 Bia và rượu
Lúa mạch 1,3-1,4-β-glucanase không hoạt động được do nhiệt trong quá trình ủ mạch nha. Điều này làm glucan có trọng lượng phân tử cao tích tụ lại. Nó làm giảm sản lượng chiết xuất, giảm tốc độ lọc và hình thành kết tủa dạng gelatin. Để khắc phục, cần bổ sung thêm 1,3-1,4-β-glucanase vi khuẩn chịu nhiệt.
Tham gia sản xuất rượu vang trong quá trình ủ rượu, nhất là khi ủ trên bã với quá trình oxy hóa vi mô. Enzym giúp tăng cường khả năng tự phân hủy tế bào nấm men để giải phóng polysaccharides và mannoprotein. Hợp chất này hỗ trợ tạo màu sắc và kết cấu rượu vang.
Với tác dụng thủy phân β-glucan trong thành tế bào của nội nhũ lúa mạch, beta glucanase là enzyme quan trọng nhất để ủ bia. Nồng độ β-glucans cao trong nguyên liệu nấu bia có thể gây ra các vấn đề. Nhất là trong sản xuất dịch mạch nha và lọc bia. Điều quan trọng là chúng có khả năng phân hủy các phân tử β-glucan phức tạp thành đơn vị nhỏ hơn. Có nhiều loại enzyme tượng tự. Khác nhau ở các liên kết cụ thể bị phá vỡ.
5.3 Thức ăn chăn nuôi
Trong quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi cho lợn, gà, beta glucanase giúp tăng cường khả năng hấp thụ, tiêu hóa dựa trên lúa mạch. Chưa kể, đây là yếu tố kháng dinh dưỡng quan trọng trong thức ăn. Đồng thời, không bị thủy phân với men tiêu hóa ở dạ dày động vật. Bởi vậy, nó được sử dụng hiệu quả trong chế phẩm thức ăn cho vật nuôi. Với thức ăn bổ sung, chúng làm giảm FCR và tăng cường năng suất sữa trong ngành công nghiệp gia súc, gia cầm.
Β-glucan tan, nở ra trong nước thành dung dịch có độ nhớt cao. Từ đó, tăng cường độ nhớt của chyme đường tiêu hóa, ngăn ngừa sự giải phóng và khuếch tán chất dinh dưỡng. Ngoài ra, nó còn giúp tăng hoạt tính của enzym tiêu hóa và tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng. Bổ sung β-glucanase vào thức ăn còn làm nứt thành tế bào thực vật, giảm sự lên men của vi sinh vật có hại ở thân sau. Qua đó, ổn định chất lượng thức ăn và cải thiện năng suất vật nuôi.
Xem thêm:
- Beta Glucan có tác dụng gì? Đa dạng ứng dụng trong mọi lĩnh vực
- Beta glucan trong thủy sản – Ứng dụng và cách sử dụng hiệu quả
6. Tạm kết
Trên đây là toàn bộ thông tin chi tiết nhằm giải đáp “Beta Glucanase là gì?”. Beta glucanase là một loại enzyme đa năng với nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghiệp và y học. Việc nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc, tính chất và cơ chế hoạt động của enzyme này sẽ mở ra những triển vọng mới trong việc phát triển trong đa dạng lĩnh vực. Phải kể đến như y học, nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. BCC chuyên cập nhật nhanh chóng và chính xác nhất các thông tin liên quan đến ứng dụng và Nghiên cứu trong mọi lĩnh vực.
